(57)【要約】【課題】シンプルで、コンパクト、かつ高剛性とし、引き目のない高精度加工を実現できるカム溝加工機の主軸台を提供する。【解決手段】ワークＷを回転させて、刃物台１８に設けられた回転工具により加工を行うカム溝加工機２０の主軸台１０であって、ベッド１１に固定され、ベッド１１に向かって左右方向に配置された筒状のボディー１と、ボディー１に回転自在に挿通された主軸２と、主軸２の両端部に形成され、前記端部から中央に向かって拡径されたテーパ面を有するテーパ部２ａ，２ｂと、ボディー１に固定され、テーパ部２ａ，２ｂに適合するテーパ面を有し、主軸２を支持する軸受部３，４と、を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2010105066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク（Ｗ）を回転させて、刃物台（１８）に設けられた回転工具により加工を行う光学カム加工機（２０）の主軸台（１０）であって、
ベッド（１１）に固定され、ベッド（１１）に向かって左右方向に配置された筒状のボディー（１）と、
前記ボディー（１）に回転自在に挿通された主軸（２）と、
前記主軸（２）の両端部に形成され、前記両端部から中央に向かって拡径されたテーパ面を有するテーパ部（２ａ，２ｂ）と、
前記ボディー（１）に固定され、前記テーパ部（２ａ，２ｂ）に適合するテーパ面を有し、前記主軸（２）を支持する軸受部（３，４）と、
を備えたことを特徴とするカム溝加工機（２０）の主軸台（１０）。
【請求項２】
前記軸受部（３，４）のテーパ面にはモリブデンが溶射され、かつ、前記軸受部（３，４）に潤滑給油孔（３ｂ，４ｂ）を配置されたことを特徴とする請求項１に記載のカム溝加工機（２０）の主軸台（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカム溝加工機の主軸台に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＮＣ旋盤の主軸台の主軸には、ころがり軸受（ベアリング）が採用されてきた。ころがり軸受は、これまでグリース潤滑からオイルエア潤滑等、数々の潤滑方法が開発されて高速回転のニーズに対応してきた。また、ころがり軸受は、旋削加工の普通一般のワークの加工精度には問題はなく、コスト、メンテナンス等のニーズから、多用されてきた。しかし、面粗度が０．１μ以内というナノの領域の超高精度加工が要求されるレベルになると、ころがり軸受では転動体（主にボール）を介した接触であるため、軸受の幾何誤差（うねり）の影響が、削り面に引き目となって現れ、見栄えを下げるという問題があった。さらに、商品の性能を下げる恐れがあるという問題があった。
そこで、とくに、超高精度な回転運動による加工精度を要求される超精密ＮＣ旋盤の主軸には、非接触の軸受が採用されている。非接触軸受には静圧軸受があり、エアやオイルの流体を介在させるためにこの幾何誤差（うねり）が平均化され、影響が小さくなることが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
しかしながら、空気静圧軸受では、軸受の剛性（スラスト、ラジアル）が低いという問題があった。さらに、油静圧軸受では、軸受の高い剛性（スラスト、ラジアル）を確保することができるが、オイルの供給に際して、オイル冷却装置やオイル供給装置等によるオイル管理に多くのコストと管理が発生するという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１９３０２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、油静圧軸受に必要なオイル冷却やオイル供給装置等オイルを管理する専用機器を使用しないで、シンプルで、コンパクト、かつ高剛性とし、引き目のない高精度加工を実現できるカム溝加工機の主軸台を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、ワーク（Ｗ）を回転させて、刃物台（１８）に設けられた回転工具により加工を行うカム溝加工機（２０）の主軸台（１０）であって、ベッド（１１）に固定され、ベッド（１１）に向かって左右方向に配置された筒状のボディー（１）と、前記ボディー（１）に回転自在に挿通された主軸（２）と、前記主軸（２）の両端部に形成され、前記端部から中央に向かって拡径されたテーパ面を有するテーパ部（２ａ，２ｂ）と、前記ボディー（１）に固定され、前記テーパ部（２ａ，２ｂ）に適合するテーパ面を有し、前記主軸（２）を支持する軸受部（３，４）と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のカム溝加工機（２０）の主軸台（１０）であって、前記軸受部（３，４）のテーパ面にはモリブデンが溶射され、かつ、前記軸受部（３，４）に潤滑給油孔（３ｂ，４ｂ）を配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、ベッドに固定され、左右方向に配置された筒状のボディーと、このボディーに回転自在に挿通された主軸と、主軸の両端部に形成され、端部から中央に向かって拡径されたテーパ面を有するテーパ部と、ボディーに固定され、テーパ部に適合するテーパ面を有し、主軸を支持する軸受部とを備えたことにより、油静圧軸受仕様の専用機器を使用しないで、シンプルで、コンパクト、かつ高剛性とし、引き目のない高精度加工を実現できるカム溝加工機の主軸台を提供することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、軸受部のテーパ面にモリブデンを溶射し、かつ、軸受部に潤滑孔を配置したことにより、油静圧軸受仕様の専用機器を使用しないで、シンプルで、コンパクト、かつ高剛性とし、引き目のない高精度加工を実現できるカム溝加工機の主軸台を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の主軸台の断面図、図２は図１の右側面図である。図３の（ａ）は主軸台を搭載したカム溝加工機を示す正面図、（ｂ）は右側面図である。
なお、工作機械の座標系はＪＩＳＢ６３１０に規定されている。横形旋盤に関しては、主軸台の主軸の軸（左右）方向はＺ軸、Ｚ軸に直交する前後方向はＸ軸、Ｚ軸とＸ軸に直交する上下方向はＹ軸と規定されている。また、Ｚ軸回りの回転はＣ軸と規定されている。
【００１１】
カム溝加工機２０の全体の配置から説明する。
図３の（ａ）に示すように、ベッド１１の上面には、左側に主軸台１０が配置され、右側には、直立した立クロススライド１７が配置されている。この立クロススライド１７は、主軸台１０の主軸２に対して、左右（Ｚ軸）方向、前後（Ｘ軸）方向、上下（Ｙ軸）方向の３方向へ移動可能な３軸構成になっている。この立クロススライド１７の正面には外カム溝加工用の回転工具１８、および、内カム溝加工用の回転工具１９が配置されている。
詳しくは、ベッド１１は、矩形に形成され、ベッド１１の左側の上部にベース１１ａが固定され、このベース１１ａ上に主軸台１０が載置されている。
図３の（ｂ）に示すように、ベッド１１の上部には、サドル１３を左右（Ｚ軸）方向にガイドするためのＺ軸用すべりガイド１１ｂが設けられ、図示しないボールねじと、ボールねじに螺入されたナットと、ボールねじを回転駆動するサーボモータとからなるＺ軸移動機構１２が配置されている。
Ｚ軸用すべりガイド１１ｂの上面にはサドル１３が摺動自在に載置され、このサドル１３の上面にはＬ形スライドベース（図示せず）を前後（Ｘ軸）方向にガイドするためのＸ軸用すべりガイドが設けられている。また、サドル１３の上面にはボールねじ、ナット、サーボモータ１４ｃからなるＸ軸移動機構１４が配置されている。Ｘ軸用すべりガイドの上面にはＬ形スライドベース（図示せず）が摺動自在に載置されている。
【００１２】
Ｌ形スライドベースの直立した正面には立クロススライド１７を上下方向にガイドするＹ軸用すべりガイドが設けられている。また、Ｌ形スライドベースの正面にはボールねじ、ナット、サーボモータからなるＹ軸移動機構（図示せず）がプーリと歯付きベルトを介して配置されている。そして、Ｙ軸用すべりガイドの正面には立クロススライド１７が摺動自在に当接されている。
【００１３】
本発明の主軸台１０を詳細に説明する。図１に示すように、主軸台１０は、回転自在の主軸２を備え、主軸２は、主軸台１０の本体であるボディー１に軸受部３，４によって両端支持され、その軸受部３，４の間には、ビルトインサーボモータ５が搭載されている。つまり、主軸台１０は、主軸台１０の本体であるボディー１と、ボディー１の穴に挿通して支持された主軸２と、主軸２の両端部に形成されたテーパ部２ａ，２ｂと、このテーパ部２ａ，２ｂを回転自在に支持する軸受部３，４と、主軸２を回転駆動するビルトインサーボモータ５とから主に構成されている。
【００１４】
＜ボディー＞
図２に示すように、ボディー１は主軸台１０の本体である。ボディー１は左右対称のシンメトリ構造になっている。ボディー１はベッド１１（図３参照）の上に載置されたベース１１ａにボディー１に下面に延設したフランジ部１ｆ（図２参照）がボルト１０ｂ，１０ｂ…によって固定されている。また、ボディー１の下面の一端にはピン１０ｐが装着されている。そのピン１０ｐは軸線（Ｚ軸）方向の芯出し調整の際の回動の支点になっている。
図１に示すように、ボディー１は筒状に形成されており、左右の軸線方向に、右端面１ａには穴１ｃが形成され、左端面１ｂには大穴１ｄが形成されている。また、上部には冷却オイルを巡回させるための油路に連通するネジ穴１ｅ，１ｅが設けられており、供給用と排出用の配管用ジョイントが装着される。
【００１５】
＜主軸＞
主軸２は、後記するビルトインサーボモータ５の回転駆動により回転する軸である。図１に示すように、主軸２は、ボディー１に挿通され、主軸２の両端部には、端部から中央に向かって拡径されたテーパ面を有するテーパ部２ａ，２ｂが形成されている。つまり、主軸２の両端部には、右テーパ部２ａと左テーパ部２ｂが形成されている。この右テーパ部２ａと左テーパ部２ｂのテーパ角θは、ここではどちらも同じ６０度である。
なお、テーパ角θは、９０度であってもよいし、それ以外の角度であっても構わない。
また、主軸２に貫通穴２ｄが形成されており、図示しないクーラント給水装置によって切削中の工具刃先へクーラント水を供給し、冷却とチャック部材１０ｃ内の切粉の排出をしている。主軸２の右端部にはワークＷを保持するチャック部材１０ｃが装着される。
【００１６】
＜軸受部＞
軸受部３，４は、ボディー１に固定され、前記した主軸２のテーパ部２ａ，２ｂに適合するテーパ面を有し、主軸２を回転自在に支持する軸受けである。
図１に示すように、右軸受部３は、スペーサ３ｃを介してボディー１の右端面１ａに固定され、穴１ｃに嵌合されており、主軸２の右テーパ部２ａが同じテーパ角θでテーパ面合わせされている。また、右軸受部３は、右テーパ部２ａを回転自在に軸支している。
右軸受部３のテーパ面にはモリブデンが溶射されており、かつ、右軸受部３には潤滑給油孔３ｂが配置されている。テーパ面同士のスキマは１〜３μが好適である。
【００１７】
左軸受部４は、スペーサ４ｃを介してボディー１の左端面１ｂの大穴１ｄを閉鎖するエンドカバー８の穴８ａの位置に合わせて固定されている。左軸受部４は、主軸２の左テーパ部２ｂに同じテーパ度θで嵌合され、左テーパ部２ｂを回転自在に軸支している。
左軸受部４のテーパ面には前記同様にモリブデンが溶射されており、かつ、左軸受部４には潤滑給油孔４ｂが配置されている。テーパ面同士のスキマは１〜３μが好適である。
【００１８】
＜ビルトインサーボモータ＞
ビルトインサーボモータ５は、スピンドルモータとは異なり、サーボモータである。ビルトインサーボモータ５のロータ５ａは、主軸２の外周の中央部に装着され、フランジ部２ｃにボルトによって固定されている。また、このロータ５ａの位置に合わせて、ボディー１の内周面にステータ５ｂ，５ｂが配置されている。
また、サポート９及びリング６の左側には主軸２ａの回転位置を検出するセンサヘッド７ａと検出リング７ｂからなる回転角、回転速度検出用のエンコーダが配置されている。
主軸２の左側の後端部にはリング６が固定されており、このリング６に検出リング７ｂが複数のボルトによって固定されている。また、この検出リング７ｂに近接した位置にはセンサヘッド７ａが配置されている。このセンサヘッド７ａは、エンドカバー８の端面に固定したサポート９の端面に固定されている。
【００１９】
主軸台１０は、主軸２にＣ軸のビルトインサーボモータ５と、Ｃ軸回転を検出するエンコーダを備えたことにより、カム溝加工に求められる高精度の複合加工を可能にする。つまり、主軸台１０は、より正確な回転と同期回転ができるので、３軸の連携した動きにより、回転工具により複合加工を行うことができる。また、本発明は、シンプルで、コンパクト、かつ高剛性で高精度加工を実現できるカム溝加工機２０の主軸台１０を提供することができる。
【００２０】
ここで、主軸台１０の動作について説明する。ひとたび、主軸台１０に回転指令が発せられると、図１に示すように、ビルトインサーボモータ５はロータ５ａを回転駆動させ、ロータ５ａに一体になった主軸２を回転駆動させる。そのとき、主軸２の右テーパ部２ａと左テーパ部２ｂへは、図示しない潤滑装置によって潤滑給油孔３ａ，４ａから潤滑油が供給されるため、主軸２の右テーパ部２ａ、左テーパ部２ｂと、軸受の右軸受部３と左軸受部４のテーパ面とは完全に油膜で隔離され、流体潤滑となり、摩耗はない。すべり軸受の右軸受部３と左軸受部４のテーパ面には、低摩擦係数を有するモリブデンを採用している。
主軸２の軸線に直角方向の力であるラジアル荷重は、右軸受部３のテーパ面と、左軸受部４のテーパ面で受ける。さらに、軸線方向の右から左へ押圧するスラスト力は、左軸受部４のテーパ面で受ける。さらに、軸線方向の左から右へ引張るスラスト力は、右軸受部３のテーパ面で受けるため、あらゆる方向からの力に対して対抗する剛性がある。
カム溝加工の場合、主軸２は、毎分６０回転程度であり、低速回転であるため、主軸２の熱膨張はない。そのため、隙間の１〜３μは充分確保できる。
【００２１】
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。本発明は、カム溝加工機の主軸台としたが、例えば、旋盤の主軸台、研削盤の主軸台であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るカム溝加工機を示す正面図である。
【図２】本発明に係るカム溝加工機の右側面図である。
【図３】（ａ）は主軸台を搭載したカム溝加工機を示す正面図、（ｂ）は右側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    ボディー
１ａ  右端面
１ｂ  左端面
１ｃ  穴
１ｄ  大穴
１ｅ  ネジ穴
１ｆ  フランジ部
２    主軸
２ａ  右テーパ部
２ｂ  左テーパ部
２ｃ  フランジ部
２ｄ  貫通孔
３    右軸受部
３ａ  テーパ部
３ｂ，４ｂ  潤滑給油孔
３ｃ  スペーサ
４    左軸受部
４ａ  テーパ部
４ｃ  スペーサ
５    ビルトインサーボモータ
５ａ  ロータ
５ｂ  ステータ
６    リング
７    エンコーダ
７ａ  ヘッドセンサ
７ｂ  検出リング
８    エンドカバー
８ａ  穴
９    サポート
１０  主軸台
１０ｂ  ボルト
１０ｃ  チャック部材
１０ｐ  ピン
１１  ベッド
１１ａ  ベース
１１ｂ  Ｚ軸用すべりガイド
１２  Ｚ軸移動機構
１３  サドル
１４  Ｘ軸移動機構
１５  Ｌ形スライドベース
１５ａ  Ｙ軸用すべりガイド
１６  Ｙ軸移動機構
１７  立クロススライド
１８  外溝加工用Ｘ軸回転工具
１９  内溝加工用Ｘ軸回転工具
２０  カム溝加工機
【図１】
2010105066.tif 000003
【図２】
2010105066.tif 000004
【図３】
2010105066.tif 000005